基于智能手机结构光的地形感知：用于网格图匹配的二维动态时间规整
计算机视觉与模式识别
2025-12-02 v1
摘要
低成本移动巡航器常在不平整地形上作业，小 bump 或倾斜角 visually 难以察觉，但会显著影响运动稳定性。为解决此问题，本文探索一种基于智能手机的结构光系统，通过投射网格图到地面并从单个手持设备重建地形不平整度。该系统灵感来自面部识别投影器，但专为地面感知设计。关键技术挑战在于：在透视畸变和部分遮挡情况下，鲁棒地将投射网格与其变形观测匹配。传统的一维动态时间规整（1D-DTW）无法直接应用于此二维网格图。因此，我们提出一种拓扑约束的二维动态时间规整（2D-DTW）算法，执行列级对齐并保持全局网格一致性约束。该方法设计为足够简单，可在资源受限平台上运行，同时保留准确三角测量所需的网格结构。我们演示，2D-DTW 公式不仅可用于地形感知，还可作为图像处理场景中结构网格图匹配的通用工具。本文描述了整体系统设计以及从此应用中衍生的2D-DTW扩展。
引用
@article{arxiv.2512.00514,
title = {Terrain Sensing with Smartphone Structured Light: 2D Dynamic Time Warping for Grid Pattern Matching},
author = {Tanaka Nobuaki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.00514},
year = {2025}
}